DE102017114453A1

DE102017114453A1 - Drehschwingungsisolationseinrichtung mit Fliehkraftpendel

Info

Publication number: DE102017114453A1
Application number: DE102017114453.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-03
Also published as: CN109210137A; CN109210137B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehschwingungsisolationseinrichtung (1) mit zwei um eine Drehachse (d) verdrehbar und gegeneinander begrenzt um die Drehachse (d) entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (4) verdrehbar angeordneten Drehteilen (2, 3) und zumindest einem Fliehkraftpendel (6) mit einem um die Drehachse (d) angeordneten Pendelmassenträger (7) und an diesem entlang Pendelbahnen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse (d) drehenden Pendelmassenträgers (7) pendelfähig aufgenommenen, über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen (8). Um eine kostengünstige und axial schmal bauende Drehschwingungsisolationseinrichtung (1) vorzuschlagen, ist die Federeinrichtung (4) aus zumindest einer Schenkelfeder (17) gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschwingungsisolationseinrichtung mit zwei um eine Drehachse verdrehbar und gegeneinander begrenzt um die Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung verdrehbar angeordneten Drehteilen und zumindest einem Fliehkraftpendel mit einem um die Drehachse angeordneten Pendelmassenträger und an diesem entlang Pendelbahnen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers pendelfähig aufgenommenen, über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen.
Drehschwingungsisolationseinrichtungen dienen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen der Isolation von Drehschwingungen insbesondere verursacht durch eine drehschwingungsbehaftete Brennkraftmaschine. Eine gattungsgemäße Drehschwingungsisolationseinrichtung kann in unterschiedlichen Ausführungsformen vorgesehen werden. Beispielsweise kann diese bei Übertragung von Drehmoment über die Federeinrichtung als Drehschwingungsdämpfer ausgebildet sein. Alternativ kann bei einer entgegen der Wirkung der Federeinrichtung verlagerbaren Schwungmasse ohne Drehmomentübertragung der Schwungmasse ein Drehschwingungstilger vorliegen. Ein Drehschwingungstilger kann drehzahladaptiv als sogenanntes Fliehkraftpendel ausgebildet sein, welches einen um eine Drehachse verdrehbar angeordneten Pendelmassenträger enthält an dem über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sind, die im Fliehkraft des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträgers entlang von Pendelbahnen pendelfähig an dem Pendelmassenträger aufgenommen sind, um Drehschwingungen durch Änderungen ihres Bahnradius der Pendelbahnen zu tilgen.
Beispielsweise sind aus den Dokumenten WO 2015/013212 A1 , DE 10 2015 221 282 A1 , DE 10 2014 217 472 A1 und DE 10 2011 100 166 A1 Drehschwingungsdämpfer in einem Drehmomentwandler bekannt. Derartige Drehschwingungsdämpfer können auch in Kupplungsscheiben, Zweimassenschwungrädern und dergleichen vorgesehen sein. Die Drehschwingungsdämpfer weisen dabei Federeinrichtungen auf, die über den Umfang verteilt angeordnete Federelemente wie Bogenfedern und/oder kurze Schraubendruckfedern aufweisen. Dabei benötigen Bogenfedern einen großen Umfang und werden zu ihrer Optimierung bevorzugt auf radial äußere Positionen des Drehschwingungsdämpfers angeordnet. Weiterhin sind Schraubenfedern axial breit bauend und erfordern einen hohen Fertigungsaufwand.
Beispielsweise sind für verschiedene Anwendungen aus den Dokumenten DE 198 40 664 A1 , DE 10 2014 223 308 A1 und EP 3 064 800 A1 Drehschwingungstilger bekannt, bei denen jeweils an einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten drehmomentbelasteten, beispielsweise drehangetriebenen Antriebsteil eine entgegen der Wirkung von über den Umfang verteilt angeordneten Schraubendruckfedern relativ verdrehbare Tilgermasse angeordnet ist. Aufgrund ihres Trägheitsmoments verlagert sich die Tilgermasse bei einem Eintrag von Drehschwingungen entgegen der Wirkung der Schraubendruckfedern, so dass den Drehschwingungen Energie entzogen und zeitverzögert wieder abgegeben wird. Dies führt zu einer Beruhigung des Drehmomentverlaufs.
Ein Fliehkraftpendel kann - wie beispielsweise aus WO2014/082629 A1 bekannt - an einem Einmassenschwungrad, beispielsweise einem aus Blech hergestellten Einmassenschwungrad vorgesehen sein. Wie beispielsweise aus den Druckschriften WO2014/023303 A1 und DE 10 2013 201 981 A1 bekannt, können ein oder mehrere Fliehkraftpendel an einem Drehschwingungsdämpfer, entsprechend der Druckschrift WO2014/114 280 A1 an einer Kupplungsscheibe, entsprechend der Druckschrift EP 2 600 030 A1 an einem hydrodynamischen Drehmomentwandler, an einem Gehäuse einer Reibungskupplung oder an ähnlichen Stellen des Antriebsstrangs vorgesehen sein. Beispielsweise können - wie aus der WO2014/082629 A1 bekannt - axial zwischen zwei Seitenteilen, die das Trägerteil bilden, über den Umfang verteilt Pendelmassen angeordnet sein. Alternativ können - wie aus der DE 10 2012 221 949 A1 bekannt - Pendelmassenteile beidseitig des Trägerteils angeordnet sein. Axial gegenüber liegende Pendelmassenteile sind dabei mittels Verbindungsmitteln miteinander zu Pendelmassen verbunden, wobei die Verbindungsmittel entsprechend ausgesparte Ausnehmungen des Trägerteils durchgreifen.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Drehschwingungsisolationseinrichtung vorzuschlagen, die axial schmal baut und deren Federeinrichtung einfach herzustellen ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Die von dem Anspruch 1 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder.
Die vorgeschlagene Drehschwingungsisolationseinrichtung dient der Isolation von Drehschwingungen insbesondere einer drehschwingungsbehafteten Brennkraftmaschine in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In seiner allgemeinen Ausprägung enthält die Drehschwingungsisolationseinrichtung zwei um eine Drehachse verdrehbar und gegeneinander begrenzt um die Drehachse entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung verdrehbar angeordnete Drehteile und ein Fliehkraftpendel mit einem um die Drehachse angeordneten Pendelmassenträger und an diesem entlang Pendelbahnen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse drehenden Pendelmassenträger pendelfähig aufgenommenen, über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen.
Die Drehschwingungsisolationseinrichtung zeichnet sich durch eine Federeinrichtung aus, die aus zumindest einer Schenkelfeder gebildet ist. Die zumindest eine Schenkelfeder kann aus Blech gestanzt hergestellt sein und entsprechend gehärtet sein. Die Schenkelfeder ist kostengünstig herzustellen und kann axial schmal eingesetzt werden. Die zumindest eine Schenkelfeder weist in bevorzugter Weise einen spiralförmig um die Drehachse ausgebildeten Aufbau auf, wobei ein Schenkel fest mit einem Drehteil und der andere Schenkel von dem anderen Drehteil angelenkt ist.
Zwischen den beiden Drehteilen kann zumindest ein Zwischenteil vorgesehen sein, das jeweils zwischen zwei Teilen der Federeinrichtung aufgenommen ist. Hierbei ist jeweils zwischen einem der Drehteile und dem Zwischenteil zumindest eine Schenkelfeder wirksam angeordnet. Ein Drehteil und/oder das Zwischenteil können den Pendelmassenträger eines oder mehrerer Fliehkraftpendel bilden.
Zur Darstellung der Drehschwingungsisolationseinrichtung als Drehschwingungsdämpfer mit zumindest einem Fliehkraftpendel können die beiden Drehteile ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil bilden. Das zumindest eine Fliehkraftpendel kann dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil beziehungsweise alternativ oder zusätzlich einem zwischen diesen wirksam angeordneten Zwischenteil zugeordnet sein.
Zur Ausgestaltung der Drehschwingungsisolationseinrichtung als Drehschwingungstilger kann ein Drehteil das andere Drehteil entgegen der Wirkung der Federeinrichtung aufnehmen. Hierbei bildet das andere Drehteil eine Tilgermasse. Ein einziges Fliehkraftpendel kann an einem der beiden Drehteile oder zwei Fliehkraftpendel können an beiden Drehteilen angeordnet sein.
Die vorgeschlagene Drehschwingungsisolationseinrichtung kann einen Drehschwingungsdämpfer und einen Drehschwingungstilger enthalten.
Gemäß einer vorteilhaften, beispielsweise besonders axial schmal ausgebildeten Ausführungsform der Drehschwingungsisolationseinrichtung kann ein Drehteil als Nabe und das andere Drehteil als ein auf dieser zentriert aufgenommenes Scheibenteil ausgebildet sein. Die Zentrierung kann mittels einer Gleit- oder Wälzlagerung vorgesehen sein.
Die Anordnung der zumindest einen Schenkelfeder erfolgt in der Weise, dass diese an einem der Drehteile fest aufgenommen, beispielsweise mit diesem vernietet, auf dieses mittels eines Presssitzes aufgebracht, verzahnt und/oder verstemmt ist. Am anderen Ende, das heißt am freien Ende eines Schenkels der Schenkelfeder ist diese durch das andere Drehteil angelenkt. Unter Anlenkung ist eine gelenkige Aufnahme an diesem vorgesehen. Beispielsweise kann das freie Ende der Schenkelfeder in eine Öffnung wie beispielsweise eine Nut eingreifen. Alternativ kann das freie Ende eine Kontaktfläche aufweisen, auf der ein Lagerelement des anderen Drehteils abwälzt oder gleitet, so dass die Schenkelfeder von dem anderen Drehteil abhängig von einem Verdrehwinkel zwischen den beiden Drehteilen angelenkt wird. Hierbei können abhängig von einer Ausprägung der Kontaktfläche über den Verdrehwinkel Radial- und/oder Tangentialkräfte von dem anderen Drehteil auf die Schenkelfeder ausgeübt werden, so dass eine vom Verdrehwinkel abhängige Kennlinie vorgegeben werden kann.
Die Federeinrichtung kann beispielsweise axial nebeneinander und/oder radial übereinander angeordnete Schenkelfedern aufweisen. Beispielsweise können über den Umfang verteilt rotationssymmetrisch angeordnete Schenkelfedern vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei axial benachbart angeordnete Schenkelfedern angeordnet sein, wobei die diese anlenkenden Lagerelemente diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
Gemäß einer voreilhaften Ausführungsform der Drehschwingungsisolationseinrichtung ist die zumindest eine Schenkelfeder radial außen an dem einen Drehteil fest und an dem anderen Drehteil radial innen gelenkig aufgenommen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Drehschwingungsisolationseinrichtung ist die zumindest eine Schenkelfeder radial innen fest an dem einen Drehteil aufgenommen und deren freies Ende mittels einer Kontaktfläche gegenüber einem Lagerelement des anderen Drehteils gleit- oder wälzgelagert.
Die Erfindung wird anhand der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

1 einen Schnitt durch eine Drehschwingungsisolationseinrichtung,
2 die Drehschwingungsisolationseinrichtung der 1 in Ansicht;
3 einen Schnitt durch eine gegenüber der Drehschwingungsisolationseinrichtung abgeänderten Drehschwingungsisolationseinrichtung

4 die Drehschwingungsisolationseinrichtung der 3 in Ansicht.

Die 1 und 2 zeigen in der Zusammenschau die um die Drehachse d angeordnete Drehschwingungsisolationseinrichtung 1 für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs im Schnitt und in Ansicht. Die beiden Drehteile 2, 3 sind aufeinander mittels einer nicht dargestellten Lagerung aufeinander zentriert und gegeneinander entgegen der Federeinrichtung 4 begrenzt um die Drehachse d verdrehbar angeordnet.
Das Drehteil 2 ist als Nabe 5 ausgebildet und mit einer drehmomentführenden Welle drehschlüssig verbunden. Eine Übertragung von Antriebsmoment zwischen den beiden Drehteilen 2, 3 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, so dass die Drehschwingungsisolationseinrichtung 1 als Drehschwingungstilger und das Drehteil 3 als Tilgermasse ausgebildet ist. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Drehschwingungsisolationseinrichtung 1 als Drehschwingungsdämpfer ausgebildet sein, indem die beiden Drehteile 2, 3 über die Federeinrichtung 4 Antriebsmoment übertragen. Hierzu kann das Drehteil 3 eine Außenverzahnung aufweisen, so dass die Nabe als Eingangsteil und das Drehteil 3 mittels der Außenverzahnung als Ausgangsteil oder umgekehrt dienen.
Das Drehteil 3 bildet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel den Pendelmassenträger 7 des Fliehkraftpendels 6. Über den Umfang verteilt sind an dem Pendelmassenträger 7 die Pendelmassen 8 auf von den Pendellagern 9 vorgegebenen Pendelbahnen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse d drehenden Pendelmassenträgers 7 pendelfähig aufgenommen. Die Pendelmassen 8 sind aus den beidseitig an dem Pendelmassenträger 7 angeordneten Pendelmassenteilen 10 gebildet, wobei axial gegenüberliegende Pendelmassenteile 10 mittels der Verbindungsmittel 11 wie Niete, Abstandshalter aus Blech oder dergleichen miteinander zu einer Pendelmasse 8 verbunden sind.
Die Pendellager 9 enthalten jeweils eine Pendelrolle 12, die axial Ausschnitte 13, 14 der Pendelmassenteile 10 und des Pendelmassenträgers 7 durchgreift und auf Laufbahnen 15, 16 der Ausschnitte 13, 14 abwälzen.
Die Federeinrichtung 4 ist aus den beiden Schenkelfedern 17 gebildet. Die Schenkelfedern 17 sind spiralförmig um die Drehachse d angeordnet und mit dem Drehteil 3 fest verbunden. Die Schenkelfedern 17 sind zudem von dem Drehteil 2 angelenkt. Die Befestigung der Schenkel 18 der Schenkelfedern 17 an dem Drehteil 3 erfolgt radial außen mittels der Niete 19. Radial innen weist die Nabe 5 die beiden diametral gegenüberliegenden Nuten 20 auf, in die jeweils ein Schenkel 21 der Schenkelfedern 17 gelenkig eingreift.
Durch diese Ausführungsform ist das Fliehkraftpendel 6 der Federeinrichtung 4 nachgeschaltet.
Die 3 und 4 zeigen die gegenüber der Drehschwingungsisolationseinrichtung 1 der 1 und 2 abgeänderte, um die Drehachse d angeordnete Drehschwingungsisolationseinrichtung 1a mit den beiden Drehteilen 2a, 3a, welche ebenfalls als innenverzahnte Nabe 5a und als Pendelmassenträger 7a für das Fliehkraftpendel 6a ausgebildet sind.
Im Unterschied zu der Drehschwingungsisolationseinrichtung 1 ist die Drehschwingungsisolationseinrichtung 1a mit einer geänderten Federeinrichtung 4a versehen. Die beiden axial benachbart angeordneten Schenkelfedern 17a sind radial innen fest mit der Nabe 5a verbunden - hier mit der Nabe 5a verstemmt. Radial außen weisen die Schenkel 18a der Schenkelfedern 17a Kontaktflächen 22a auf, auf denen die mittels der Stifte 23a in dem Drehteil 3a aufgenommenen Wälzlager 24a abwälzen, so dass bei einer Relativverdrehung der Drehteile 2a, 3a gegeneinander die Schenkel 18a und damit die Schenkelfedern 17a je nach Ausbildung der Kontaktflächen 22a mit Radial- und/oder Tangentialkräften belastet werden. Hierdurch entsteht eine vom Verdrehwinkel abhängige, beispielsweise lineare, progressive oder degressive Kennlinie der Federeinrichtung 4a. An den Enden der Schenkel 18a oder in anderer Weise können zwischen den Drehteilen 2a, 3a Anschläge 26a zur Begrenzung des Verdrehwinkels zwischen den beiden Drehteilen 2a, 3a vorgesehen sein.
Der gegenüber der Drehschwingungsisolationseinrichtung 1 der 1 und 2 durch die feste Aufnahme der Schenkelfedern 17 erforderliche Bauraum wird durch die angelenkte Aufnahme der Schenkelfedern 17a an dem Drehteil 3a frei, so dass zusätzliche, nicht pendelfähige Masseelemente 25a oder - in nicht dargestellter Weise - pendelfähig, mit den Pendelmassen 8a über den Umfang abwechselnd angeordnet sein können.
Bezugszeichenliste

1: Drehschwingungsisolationseinrichtung
1a: Drehschwingungsisolationseinrichtung
2: Drehteil
2a: Drehteil
3: Drehteil
3a: Drehteil
4: Federeinrichtung
4a: Federeinrichtung
5: Nabe
5a: Nabe
6: Fliehkraftpendel
6a: Fliehkraftpendel
7: Pendelmassenträger
7a: Pendelmassenträger
8: Pendelmasse
8a: Pendelmasse
9: Pendellager
10: Pendelmassenteil
11: Verbindungsmittel
12: Pendelrolle
13: Ausschnitt
14: Ausschnitt
15: Laufbahn
16: Laufbahn
17: Schenkelfeder
17a: Schenkelfeder
18: Schenkel
18a: Schenkel
19: Niet
20: Nut
21: Schenkel
22a: Kontaktfläche
23a: Stift
24a: Wälzlager
25a: Masseelement
26a: Anschlag
d: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/013212 A1 [0003]
DE 102015221282 A1 [0003]
DE 102014217472 A1 [0003]
DE 102011100166 A1 [0003]
DE 19840664 A1 [0004]
DE 102014223308 A1 [0004]
EP 3064800 A1 [0004]
WO 2014/082629 A1 [0005]
WO 2014/023303 A1 [0005]
DE 102013201981 A1 [0005]
WO 2014/114280 A1 [0005]
EP 2600030 A1 [0005]
DE 102012221949 A1 [0005]

Claims

Drehschwingungsisolationseinrichtung (1, 1a) mit zwei um eine Drehachse (d) verdrehbar und gegeneinander begrenzt um die Drehachse (d) entgegen der Wirkung einer Federeinrichtung (4, 4a) verdrehbar angeordneten Drehteilen (2, 2a, 3, 3a) und zumindest einem Fliehkraftpendel (6, 6a) mit einem um die Drehachse (d) angeordneten Pendelmassenträger (7, 7a) und an diesem entlang Pendelbahnen im Fliehkraftfeld des um die Drehachse (d) drehenden Pendelmassenträgers (7, 7a) pendelfähig aufgenommenen, über den Umfang verteilt angeordneten Pendelmassen (8, 8a), dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (4, 4a) aus zumindest einer Schenkelfeder (17, 17a) gebildet ist.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1, 1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Drehteile (3, 3a) den Pendelmassenträger (7, 7a) des zumindest einen Fliehkraftpendels (6, 6a) bildet.
Drehschwingungsisolationseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drehteile ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil eines Drehschwingungsdämpfers bilden.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1, 1a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehteil (2, 2a) das andere Drehteil (3, 3a) entgegen der Wirkung der Federeinrichtung (4, 4a) unter Bildung eines Drehschwingungstilgers aufnimmt.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehteil (2, 2a) als Nabe (5, 5a) und das andere Drehteil (3, 3a) als ein auf dieser zentriert aufgenommenes Scheibenteil ausgebildet ist.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schenkelfeder (17, 17a) an einem der Drehteile (2a, 3) fest aufgenommen ist und von dem anderen Drehteil (2, 3a) abhängig von einem Verdrehwinkel zwischen den beiden Drehteilen (2, 2a, 3, 3a) angelenkt ist.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1a) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schenkelfeder (17a) endseitig eine mit einem Lagerelement des anderen Drehteils (2a) eine Lagerverbindung bildende Kontaktfläche (22a) aufweist.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1, 1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schenkelfeder (17, 17a) spiralförmig um die Drehachse (d) angeordnet ist.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schenkelfeder (17, 17a) radial außen an dem einen Drehteil (3) fest und an dem anderen Drehteil (2) radial innen gelenkig aufgenommen ist.
Drehschwingungsisolationseinrichtung (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schenkelfeder (17a) radial innen fest an dem einen Drehteil (2a) aufgenommen ist und deren freies Ende mittels einer Kontaktfläche (22a) gegenüber einem Lagerelement des anderen Drehteils (3a) gleit- oder wälzgelagert ist.